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|柔性电子产品的激光传输、打印和组装技术（2）( 二 )



图4 a）由LLO制造的柔性自供电GaN基UV光开关器件的示意图 。 b）使用基于LLO的柔性GaN纳米发电机制造的运动检测传感器的工作过程示意图 。 c） LED获得的归一化电致发光强度和纳米发电机在不同应变条件下产生的输出电压 。 d）通过LLO和直接转移工艺制造的柔性GaN LED的照片 。 e）由三条独立条纹组成的柔性点阵式微型显示器结构示意图 。 f）曲率半径为0.5 mm的高度柔性LED的照片 。
LLO工艺在柔性LED（FLED）的制造中有更广泛的应用 。 在LLO工艺之后 ， 采用不同的临时支架和后LLO传输介质来拾取GaN LED ， 以便进一步加工和组装 ， 例如热释放带（TRT）、硅处理晶片和粘性控制的PDMS弹性印章 。 为了提高生产成品率和稳健性 ， 提出了一种直接转移工艺 ， 在LLO之前 ， 通过将柔性基板预先连接到LED器件来制造FLED阵列 。 上述方法允许将图案化GaN LED可靠地转移到柔性衬底上 。 图4d展示了上述方法在制造柔性GaN基LED器件中的可用性 。 此外 ， LLO工艺还可以进一步提高LED发光区域的大小和曲率限制 。 开发了一种选择性区域LLO工艺来制造可弯曲的LED条带 。
如图4e所示 ， 由于处于独立状态 ， 超薄LED条的可用柔性可以通过不依赖额外的柔性基板来增强 ， 而剩余部分仍然牢固地连接到其原始基板上以进行机械支撑 。 这种长度为20 mm的FRED条纹甚至可以弯曲到180°以上 。 另一项最新研究极大地提高了基于LED金字塔阵列的FRED的灵活性 。 金字塔阵列正面朝上转移到柔性基板上 ， 从而提供优异的机械稳定性 。 金字塔结构之间的弹性间隙填充物在弯曲过程中可以承受较大的应变 ， 也确保了超柔性 。 在最小曲率半径为0.5 mm（图4f）之前 ， 设备性能没有明显下降 。 这些演示为下一代柔性显示器和视觉应用提供了具有超变形能力的GaN光电子技术的机会 。
基于LLO的柔性光电器件最令人兴奋的应用是微型发光二极管（μLED） 。 LLO工艺可实现微型、高效、超薄（略大于6μm）μ-ILED ， 横向尺寸≈1 mm × 1 mm ~≈25μm × 25μm 。 制造程序始于GaN的高质量外延生长 ， 并被蚀刻到蓝宝石衬底上的方形岛上 。 LLO用于释放完成的设备 ， 并结合转移打印进行组装 。 图5a展示了绑成结的PET带上的μ-LED（12个设备）阵列的超级可变形性 。 这种μ-ILED在被动冷却方面具有显著优势 ， 因为其在热量传播方面具有良好的小尺寸效应 ， 这表明其在需要植入体内的生物集成传感器和致动器中具有潜在的用途 。 因此 ， 通过整合这些微管 ， 需要植入内部组织的生物集成设备可以实现空间精确、细胞级的光子传输 ， 具有高效的热管理、有限的组织损伤 ， 并将体内长期操作的炎症降至最低 。 一项重大进步是一种多功能、可植入的光电装置 ， 它可以在大脑内引导光线 ， 并在不受强制光线轨迹限制的情况下测量生理功能 ， 如图5b所示 。

图5 a） 4 mm×15 mm PET带上的μ-LED阵列（12个设备） ， 绑成一个结 ， 以说明其可变形性 。 b）一种多功能、可植入的光电设备 ， 以倾斜的分解图布局 ， 显示了包含GaNμ-LED的各种组件 。 彩色SEM是GaNμ-LED 。 c）同时给药和光刺激期间的光流体神经探针 。 插图是该探头（顶部）和传统金属套管（标尺=1 mm）的比较 。 d）一张附着在人指甲上的GaN蓝色μ-LED阵列的照片 。 e）一张高密度μLED阵列在活体小鼠大脑上发光的图片 。
图5c显示了无线光流体神经探针 ， 该探针将超薄、软微流控药物输送与细胞级微管阵列相结合 ， 比传统套管小几个数量级 。 为了实现足够的功率效率和热稳定性以实现工业化 ， 最近 ， 人们展示了高性能柔性垂直μ-LED 。 这些μ- led在光功率、寿命和热稳定性/机械稳定性方面具有突出的性能 。 如图5d所示 ， 这些μ-LED阵列可以附着在人的指甲上 ， 并且工作稳定 。 此外 ， 这些μ- led成功地在活老鼠大脑上发光 ， 没有严重的组织损伤 ， 如图5e所示 。 这些高性能的μ- led可以被开发为未来生物医学应用的必要工具 。

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